Physik Forum

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Hallo! Ich habe hier eine Frage, die euch vielleicht komisch vorkommen wird.

meine Überlegungen:
Man beschleunigt einen Gegenstand im Weltall von 1kg Gewicht von 0m/s
auf 100 m/s innerhalb einer Strecke von 100m.
Das entspricht 5kJ.
Dazu braucht man ein Kraft von 50N, also dementsprechend eine Beschleunigung von 50 m/s².
Für diese 100m braucht der Gegenstand 2sek, denn seine Durchschnittsgeschwindigkeit beträgt nach 100m durch die Beschleunigung 50m/s.

Jetzt kommt das was ich nicht verstehe:
Wieso ist nicht die gebraucht Zeit von 2sek für die Leistung entscheidend,
sondern eine beliebige Zeit. Also 5kJ/2sek
So wie ich das kenne könnte ich z.B auch dies einsetzen: 5kJ/1s.

[lordpa]

Leistung=Arbeit/Zeit

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Die Formel für die Leistung ist mir bekannt.

Ich verstehe nur nicht wie man eine kürzere Zeit als 2 sek in mein Beispiel einsetzen soll,
denn für die Strecke von 100m braucht man bei 50m/s² 2 sek.

Bräuchte man nicht für eine höhere Leistung auch eine höhere Beschleunigung und damit auch eine größere Kraft?

[isi1]

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Ja darauf wollte ich hinaus.
Seh ich das richtig, dass für eine höhere Leistung in meinem Beispiel auch eine größere Kraft von Nöten ist?

[isi1.]

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Ich habe noch eine Frage:

Wenn man die Arbeit, die man braucht, um einen 1kg schweren Gegenstand 1m hoch auf der Erde zu heben, bestimmen will, rechnet man ja:

1kg * 9,81m/s² * 1m
was 9.81 J ergibt.
Müsste man aber nicht eine höhere Beschleunigung als 9,81m/s² einsetzen um den Gegenstand nach oben zu bewegen?

Bei 9,81m/s², die nach unten und nach oben wirken, besteht doch ein Kräftegleichgewicht und dann bewegt sich der Gegenstand nicht.

[Eugen]

Ich hätte da eine plausible Erklärung:
Übergangszeit am Ort s=0 a>g positive Beschleunigung
Übergangszeit am Ort s=1m a<g negative Beschleunigung

Gemittelt ergibt das: a=g

Ne andere Erklärung hab ich nicht.

Wenn eine Kraft nach unten und nach oben wirkt und das unter der Bedingung die resultierende Kraft Rres =0 N beträgt, so befindet sich der Körper in Ruhe oder in einer Bewegung mit konstanter Geschwindigkeit vkonst.

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Deine Antwort scheint mir logisch zu sein.

Wie ist das aber mit der Leistung, wenn ich zum Beispiel 1 kg 1m hoch hebe auf der Erde und das dann in 1 sek.
Dies ergibt eine Leistung von 9,81W.

Wenn ich nun statt 1 sek 0,5 sek einsetze wird die gleiche Arbeit verrichtet, aber eben in Kürzerer Zeit
Da aber Arbeit als Kraft mal Weg difiniert ist, müsste eine höhere
Durchschnittsgeschwindigkeit erreicht werden um den fleichen Weg von 1m in nur 0,5 sek zurückzulegen.
Das geht aber nur mit einer höheren Beschleunigung und somit Kraft.
Nach der Formel die ich kenne ( F*s/t) endert sich aber die Kraft nicht.

Mechanische Leistung ist auch als F * v definiert. Nur woher kommt die Geschwindigkeit?

[Eugen]

Wenn du an der Zeit drehst dann musst du auch an der Kraft drehen.

Desto kleiner die Zeit, desto größer die aufgewande Kraft.

Das v kommt daher: P = F*s/t .... s/t zusammengefasst ergibt v, also

P=F*v

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[Superhaemster]

Die Frage ist ja nach was gesucht wird und welche Werte beibehalten werden sollen.

Wenn die Leistung gleich bleiben soll, die Zeit jedoch halbiert wird, ergibt sich aus

P = W/t

sofort, dass auch die Arbeit halbiert sein muss. Soll jedoch die Arbeit gleich gehalten werden (z.B. beim Anheben eines Gegenstands auf gleichbleibende Höhe h gegen die Schwerkraft), dann sieht das alles anders aus.

Zu dem Beisiel aus dem 1. Post: Ich habe einen Gegenstand mit Masse m, den ich von 0 auf v innerhalb von Strecke s beschleunige. Die Kraft sei auf dieser Strecke konstant. Dann gilt:

P = W/t
P = F*s/t
P = F*s/(sqrt(2*s/a))
P = F*sqrt(1/2*s*a)
P = F*sqrt(1/2*s*F/m)
P = sqrt(1/2*s*F³/m)
P² = 1/2*s*F³/m

Also ist die Lösung für diese Aufgabe schonmal eindeutig. Jetzt die Frage ob es egal ist welchen Wert man für t nutzt:

s = 1/2*a*t² = 1/2*F/m*t²

Darüber ist t für gegebene F und s festgelegt. Du kannst also die Zeit unter keinen Umständen frei wählen so lange F und s gegeben sind!

Lässt man jetzt z.B. s variabel und ändert die Zeit erhält man:

P = W/t
P = F*s/t
P = F*1/2*a*t²/t
P = 1/2*F*a*t
P = 1/2*F*F/m*t
P = 1/2*F²*t/m

Das heißt wenn dir die Strecke egal ist und du die Leistung konstant halten willst, ergibt eine Änderung der Zeitdauer auch eine andere benötigte Kraft, nämlich die halbe wenn du t vervierfachst.

Fazit: P,W,F,s,t,a hängen alle über viele Beziehungen zusammen. Das Ergebnis kann sich auch ändern je nach Problemstellung (hier wird nur von gleichmäßig beschleunigter Bewegung ausgegagnen)

Ich hoffe ich habe keine Fehler gemacht! Wenn doch korrigiert mich bitte.

[Frank]

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Wieso wirkt trotzdem nur Fg?



Wie muss ich mir das vorstellen, wenn ein Gegenstand der irgendwo auf der Erde liegt hochgehoben wird?
Muss anfangs eine größere Kraft als Fg ausgeübt werden um diesen in Bewegung zu versetzen und dann nur noch Fg???
Also ich habe es immer noch nicht ganz verstanden.

[Frank]